Xem mẫu
- Lời nói đầu
Ngày nay việc ứng dụng vi điều khiển, vi xử lý đang ngày càng phát triển
rộng rãi và thâm nhập ngày càng nhiều vào các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống xã
hội. Với xu hướng tất yếu này cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ
chế tạo, người ta đã tạo những vi điều khiển có cấu trúc mạnh hơn, đáp ứng
thời gian thực tốt hơn, chuẩn hóa hơn so với các vi điều khiển 8 bit trước đây.
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, đặc biệt là ngành điện, điện tử, sự
phát minh ra các linh kiện điện tử đã và đang ngày càng đáp ứng được yêu cầu
của các hệ thống. Ưu điểm của việc sử dụng các linh kiện điện tử làm cho các
hệ thống linh hoạt và đa dạng hơn, giá thành thấp hơn và độ chính xác cao hơn.
Sau thời gian học tập và tìm hiểu, chúng em đã được làm quen với môn học vi
xử lý và đo lường hệ thống. Để áp dụng lý thuyết với thực tế của môn học này
chúng em nhận bài tập lớn :'' Thiết kế mạch mô phỏng đo và hiển thị tốc độ
động cơ ( có gắn sẵn encoder)”.
Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo có giới hạn nên còn
có những sai sót. Chúng em rất mong thầy, cô giáo thông cảm và giúp đỡ chúng
em hoàn thiện bài tập lớn này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
- Chương 1: MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ
I. GIỚI THIỆU VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051
Bộ vi điều khiển 8 bit AT89S51 hoạt động ở tần số 12 MHz, với bộ nhớ
ROM 4kbyte, bộ nhớ RAM 128 byte cư trú bên trong và có thể mở rộng bộ nhớ
ra ngoài. Ở bộ vi điều khiển này còn có 4 cổng 8 bit (P0,P1,P2,P3) vào/ra 2
chiều để giao tiếp với thiết bị ngoại vi. Ngoài ra, nó còn có:
− 2 bộ định thời 16 bit (Time 0 và Time 1)
− Mạch giao tiếp nối tiếp
− Bộ xử lý bit
− Hệ thống điều khiển và xử lý ngắt
− Các kênh điều khiển/ dữ liệu/ địa chỉ.
− CPU
− Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR)
Chức năng của các chân tín hiệu như sau:
− P0.0 đến P0.7 là các chân của cổng 0
− P1.0 đến P1.7 là các chân của cổng 1
− P2.0 đến P2.7 là các chân của cổng 2
− P3.0 đến P3.7 là các chân của cổng 3
− RxD : nhận tín hiệu kiểu nối tiếp
− TxD : truyền tín hiệu kiểu nối tiếp
- − INT0: ngắt ngoài 0
− INT1: ngắt ngoài 1
− T0: chân vào 0 của bộ Timer/Counter 0
− T1: chân vào 1 của bộ Timer/Counter 1
− Wr: ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài
− RST: chân vào Reset, tích cực ở mức logic cao trong khoảng 2 chu kỳ máy
− XTAL1: chân vào mạch khuếch đại dao động
− XTAL2: chân ra từ mạch khuếch đại dao động
− PSEN: chân cho phép đọc bộ nhớ chương trình ngoài
− ALE: chân tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để truy cập bộ nhớ ngoài, khi On
– chip xuất ra byte thấp của địa chỉ. Nó có thể được dùng cho các bộ
Timer ngoài hoặc cho mục đích tạo xung Clock.
− EA/Vpp: cho phép On – chip truy cập bộ nhớ chương trình ngoài khi
EA=0, nếu EA=1 thì On-chip sẽ làm việc với bộ nhớ chương trình nội trú.
− VCC : cung cấp nguồn cho On-chip
− GND: nối mát
Các thanh ghi chức năng đặc biệt khác:
Các thanh ghi chức năng đặc biệt là các thanh ghi đảm nhiệm các chức năng
khác nhau trong chíp. Chúng nằm ở RAM bên trong chíp chiếm vùng không gian
bộ nhớ 128bytes được định địa chỉ từ 80h đến Ffh.
− Thanh ghi tích lũy (ACC):
đây là thanh ghi quan trọng trong chip, dùng để lưu trữ các toán hạng và kết quả
của phép tính. Thanh ghi ACC dài 8 bit, có địa chỉ là E0h trong SFR.
− Thanh ghi B:
thanh ghi thường sử dụng khi thực hiện các phép toán nhân, chia. Đối với các
lệnh khác, thanh ghi B có thể xem như là thanh ghi đệm tạm thời. Trong SFR
thanh ghi B dài 8 bits và có địa chỉ là F0h.
− Con trỏ ngăn xếp:
thanh ghi này dài 8 bits, có địa chỉ trong SFR là 81h, giá trị của nó được tăng tự
động trước khi thực hiện các lệnh CALL, PUSH. Ngăn xếp có thể đặt bất cứ
nơi nào trong RAM của chíp, nhưng sau khi khởi động lại ngăn xếp thì con trỏ
ngăn xếp mặc định sẽ trỏ tới địa chỉ khởi đầu là 07h, vậy ngăn xếp sẽ được
tạo ra bắt đầu từ 08h.
− Con trỏ dữ liệu :
là thanh ghi dài 16 bits, gồm hai thanh dài 8 bits hợp lại là thanh ghi byte cao
DPH và thanh ghi byte thấp DPL. Con trỏ dữ liệu có thể sử dụng như là thanh
ghi 16 bits hoặc hai thanh ghi 8 bits độc lập. Trong SFR thanh ghi DPH có địa chỉ
là 83h, còn thanh ghi DPL có địa chỉ là 82h.
− Thanh ghi PSW:
là thanh ghi dài 8 bits, có địa chỉ trong SFR là D0h. Thanh ghi PSW dùng để chứa
- thông tin về trạng thái chương trình. Mỗi bit của PSW đảm nhiệm một chức
năng cụ thể. Thanh ghi này được phép truy cập ở dạng mức bit.
− Thanh ghi PCON : thanh ghi điều khiển nguồn.
− Thanh ghi IE: thanh ghi cho phép ngắt
EA : nếu EA=0 không cho phép bất cứ ngắt nào hoạt động. Nếu EA=1 mỗi
nguồn ngắt riêng biệt được phép hoặc không được phép hoạt động bằng cách
đặt hoặc xóa bit Enable của nó.
• ET2 : bit cho phép hoặc không cho phép ngắt bộ Timer 2
• ET1 : bit cho phép hoặc không cho phép ngắt tràn bộ Timer 1
• EX1 : bit cho phép hoặc không cho phép ngắt ngoài 1
• ET0 : bit cho phép hoặc không cho phép ngắt tràn bộ Timer 0
• EX1 : bit cho phép hoặc không cho phép ngắt ngoài 0
− Thanh ghi IP : thanh ghi ưu tiên ngắt
− Thanh ghi TCON: thanh ghi điều khiển bộ Timer/Counter
• TF1: cờ tràn Timer1
• TR1 : bit điều khiển bộ Timer 1 hoạt động
• TF0 : cờ tràn Timer0
• TR0 : bit điều khiển bộ Timer 0 hoạt động
• IE1 : cờ ngắt ngoài 1
• IE0 : cờ ngắt ngoài 0
− Thanh ghi TMOD: Thanh ghi điều khiển Timer/Counter GATE:
• Khi TRx được thiết lập và GATE = 1, bộ Timer/Counter làm việc chỉ
khi chân INTx ở mức cao
• Khi GATE= 0, Timer/Counterx sẽ hoạt động chỉ khi TRx=1
• C/T : bit này cho phép chọn chức năng là Timer hay Counter.
• M0,M1 : bit chọn Mode, để xác định trạng thái và kiểu Timer/Counter.
− Thanh ghi SCON : là thanh ghi trạng thái và điều khiển cổng nối tiếp.
- II. GIỚI THIỆU VỀ ENCODER
Nhìn trên hình ta thấy encoder gồm: 1 tấm tròn có khắc lỗ, 1 Hệ thông
LED phát và thu.
Cấu tạo chính của encoder :
Gồm 1 bộ phát ánh sáng ( led phát ), một bộ thu ánh sáng nhạy từ ánh sáng
nhạy từ ánh sáng của bộ phát (bộ thu thường là photodiotde hoặc
phototransistor) 1 hay 2 đĩa quang gắn trên trục quay đặt giữa bộ phát và thu,
thông thường trục quay này sẻ được gắn với trục quay của đối tượng cần đo
tốc độ.
Nguyên tắc hoạt động :
Nguyên lý cơ bản của encoder : đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên
đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa
quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ
(rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta
đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua,
người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.Số xung đếm được
và tăng lên nó tính bằng số lần ánh sáng bị cắt.
Như vậy là encoder sẽ tạo ra các tín hiệu xung vuông và các tín hiệu xung
vuông này được cắt từ ánh sáng xuyên qua lỗ. Nên tần số của xung đầu ra sẽ
phụ thuộc vào tốc độ quay của tấm tròn đó. Ứng dụng của encoder : trong các
bài toán đo tốc độ động cơ, trong các máy CNC dùng để xác định khoảng dịch
chuyển của 1 đối tượng thông thông qua đếm số vòng của trục.
III. GIỚI THIỆU VỀ LED 7 ĐOẠN
- Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có
thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải
của led 7 đoạn.
8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) được nối
chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch
điện. 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được
đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện. Nếu led 7 đoạn có Anode(cực +) chung,
đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng
thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở
mức 0. Nếu led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung, đầu chung này được nối xuống
Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của
các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1.
Phương pháp mã hóa led 7 đoạn anode chung: muốn led sáng như thế nào thì
đặt nguồn vào anode còn cathode thì nối với mát.
Bảng giá trị:
- IV. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT
Trong đó: DC – Động cơ điện một chiều
E – Encoder
Khi động cơ quay, encoder làm việc, phát xung về bộ điều khiển 8051, sau khi
xử lý thông tin, bô điều khiển gửi kết quả ra màn hình hiển thị là led 7 đoạn.
- Chương 2. XÂY DỰNG PHẦN CỨNG, LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ
CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
I. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ SƠ ĐỒ MẠCH MÔ PHỎNG
a. Thiết kế phần cứng
Để đo tốc độ ta dùng phương pháp đếm số xung trong một khoảng thời gian
đo (). Như vậy với phương pháp này thì ta lựa chọn encorder để biến tốc độ
thành một dãy xung có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của động cơ.
Tính toán kết quả đo: phương pháp đo là đếm sô xung trong một khoảng thời
gian đo (tđ); số xung đếm trong thời gian đo là Nx.
Ta đo tốc độ động cơ 1 chiều có gắn encoder 100 xung/vòng, vậy ta chọn thời
gian đo là tđ = 0,6s để đảm bảo thông tin cập nhật một cách tối ưu nhất.
- n : là tốc độ động cơ.
n=
n = = = Nx
Trong đó : tđ thời gian lấy mẫu đo kết quả là 0,6s.
- b. Sơ đồ mạch mô phỏng:
Nguyên lí hoạt động: Khi động cơ quay, encoder sẽ phát ra xung, xung này
được gửi đến chân ngắt ngoài p3.4, từ xung này bộ điều khiển sẽ tính toán giá
trị tốc độ của động cơ.
- II. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN
III. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
#include mov bl,a
ORG 0000h mov a,bh
dem equ 55h rlc a
chuky equ 57h mov bh,a
bl equ 61h mov a,hangchucdonvi
bh equ 69h rlc a
hangchucdonvi equ 13h mov hangchucdonvi,a
hangngantram equ 14h mov a,hangngantram
setb P1.0 rlc a
doi_an_phim: mov hangngantram,a
JB P1.0, doi_an_phim ; Thoat khi ret
P3.4 = 1 main:
mov p0,#0c0h clr tf0
mov p2,#11111110b clr tr0
quet equ p2 call hienthiled
led7 equ p0 lucdau:
setb p3.4 mov tmod,#00010101b
jb p3.4,$ mov th0,#00h
jnb p3.4,lucdau mov tl0,#00h
xoaydata16: setb tr0
clr c setb p3.4
mov a,bl mov dptr,#ma7doan
rlc a lcall delay03s
- clr tf1 add a,#30h
clr tr1 mov hangngantram,a
clr tr0 tuhextobcde:
clr tf0 djnz dem,tuhextobcda
call tuhextobcd call xoaydata16
call giaima7doan ret
sjmp main ;BCD sang ma led
ret giaima7doan:
; hex 16 bit to bcd mov a,hangchucdonvi
tuhextobcd: anl a,#0fh
mov hangchucdonvi,#00h movc a,@a+dptr
mov hangngantram,#00h mov 27h,a
mov bh,th0 mov a,hangchucdonvi
mov bl,tl0 anl a,#0f0h
mov dem,#15 swap a
tuhextobcda: movc a,@a+dptr
call xoaydata16 mov 26h,a
mov a,hangchucdonvi mov a,hangngantram
anl a,#0fh anl a,#0fh
cjne a,#4,$+3 ;nhay neu nho hon movc a,@a+dptr
jc tuhextobcdb mov 25h,a
mov a,hangchucdonvi mov a,hangngantram
add a,#3 anl a,#0f0h
mov hangchucdonvi,a swap a
tuhextobcdb: movc a,@a+dptr
mov a,hangchucdonvi mov 24h,a
anl a,#0f0h ret
cjne a,#50h,$+3 hienthiled:
jc tuhextobcdc mov a,#01b
mov a,hangchucdonvi mov r0,#27h
add a,#30h ht1:
mov hangchucdonvi,a mov led7,@r0
tuhextobcdc: mov quet,a
mov a,hangngantram mov quet,#00h
anl a,#0fh dec r0
cjne a,#5,$+3 rl a
jc tuhextobcdd cjne r0,#22h,ht1
mov a,hangngantram ret
add a,#3 delay06s:
mov hangngantram,a mov r6,#12
tuhextobcdd: lai1:
mov a,hangngantram mov tmod ,#00010101b
anl a,#0f0h mov th1,#03ch
cjne a,#50h,$+3 mov tl1,#0b0h
jc tuhextobcde setb tr1
mov a,hangngantram here: lcall hienthiled
- jnb tf1,here 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,
clr tf1 90h
djnz r6,lai1 ret
ret end
ma7doan:
db
- KẾT LUẬN
Chúng em đã thực hiện mô phỏng thành công, tuy nhiên khi thực hiện làm mạch thật, do
lân đầu làm mạch thật, kĩ năng kém nên mạch còn nhiều sai xót. Trong quá trình làm mạch
thật chúng em cũng đã rút ra đc nhiều kinh nghiệm và kĩ năng cho mình như làm việc theo
nhóm, kĩ năng hàn mạch, rửa mạch in…
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bài tập
lớn môn học Kĩ Thuật Vi Xử Lý.
nguon tai.lieu . vn